镁锂（Mg-Li）合金力学行为"反常"与塑性失稳

拟以宏观力学参数测试与微观结构观察，静-动态试验结合，采用TEM,HREM和APT等技术，揭示HCP结构的Mg-Li合金力学"反常"和塑性失稳的微观机制，深化对hcp金属塑性变形本质的认识，为完善其塑性理论模型提供实验支持， 同时探索合金强度和塑性同时提高，和消除塑性失稳的工艺，为合金进一步开发与应用提供理论和实验支持。

镁锂合金以其低密度，高比强度和高比刚度以及良好的阻尼和电磁屏蔽性能等特点，成为了近年来研究开发的热点，受各航天大国对其应用给予极高的期望。然而，镁锂合金存在一些性能较差的问题，如绝对强度低，抗腐蚀性能差和存在力学不稳定现象。近年来，国内外学者主要侧重于镁锂合金的力学和腐蚀行为，对合金存在的塑性失稳和力学反常现象研究甚少。结合目前关于镁锂合金在塑性失稳方面存在的不足，我们开展了以下研究内容：1）确定Mg-Li合金力学行为“反常”和塑性失稳产生条件；2）开展动态实验和微观表征；3）研究合金的塑性不稳定性发生规律和特征；4）研究塑性不稳定性声发射特征；5）进行了塑性不稳定性消除途径的工艺性探讨。.结果表明，单相Mg-Li合金出现的塑性失稳现象非常强烈，且出现塑性失稳的应变速率要大于1×10-5s-1。当加入Zn和Y元素后，单相准晶强化Mg-4%Li-6%Zn-1%Y合金将在不同应变速率范围内拉伸均会出现塑性失稳现象。压缩时，合金出现的塑性失稳现象明显减弱，而且其出现的应变速率条件有着相反的变化。对于单相Mg-4%Li合金而言，只有当应变速率低于1×10-5s-1才会出现明显的塑性失稳，而在较高的应变速率条件下却很弱或不出现。同样，对于单相准晶强化Mg-4%Li-6%Zn-1%Y合金也有着同样的规律，仅在应变速率低于1×10-4s-1才会出现明显的塑性失稳。另外，两种合金在压缩时强度随应变速率的增加出现了明显增加的趋势。相比而言，Mg-6%Li和准晶强化Mg-6%Li-6%Zn-1%Y双相镁锂合金在不同应变速率条件下的拉伸和压缩曲线中的塑性失稳现象很弱或没有。经固溶处理后，准晶强化Mg-4%Li-6%Zn-1%Y合金在拉伸速率为1×10-3s-1时会出现显著的塑性失稳现象。然而，经固溶+时效处理后，合金的力学反常现象和塑性失稳得到了彻底消除，这主要归因于时效处理后析出的棒状β1’相与位错存在明显的交互作用。在高温条件下，挤压态、固溶态和时效态合金均不会出现塑性反常现象。.该项目中的研究成果为进一步理解和揭示HCP结构的镁锂合金的力学行为“反常”以及塑性失稳的本质提供了实验性数据，提供了合金在拉伸和压缩条件下出现力学反常的特定Li含量，温度和应变速率条件。为将来新型高性能镁锂合金的开发提供了理论指导，对合金的工程应用起到了一定的推动作用。